低碳烯烃（如乙烯和丙烯）是化学工业中重要的有机化工原料。传统工艺以石脑油为原料，通过蒸汽裂解和催化裂化副产工艺进行生产。我国的煤炭储量丰富，随着石油资源的日益枯竭，以煤为原料生产低碳烯烃的MTO/MTP（甲醇制烯烃/甲醇制丙烯）工艺得到广泛关注。然而，目前大多数的研究工作集中于MTO/MTP催化剂的合成、制备和设计，对工业反应器内部的流动和反应行为的研究较少。因此，MTO/MTP工业反应器的放大仍然困难，更难优化。近年来，计算流体力学(CFD)发展迅速，在反应器放大和优化中已有较多应用。然而，MTO/MTP工业反应器中的焦炭生成速率慢、催化剂停留时间长、反应器尺寸大且处于湍动流化区域。这些特点对CFD模拟应用提出了新的挑战，比如:由于焦炭生成速率慢和停留时间长，如果从新鲜催化剂开始CFD模拟，需花费数百天的时间才能达到稳定。因此，如何加速CFD计算非常重要;对于湍动流化床，现有的EMMS/bubbling曳力模型能否适用，尚需检验;对于工业反应器，受限于计算量，需采用粗网格计算，因此有必要发展对网格大小不敏感的粗网格计算模型。针对上述问题，本文开展了以下研究。　　论文第二章提出化学反应工程(CRE)模型与CFD耦合的计算方法:将CRE预测的焦炭浓度赋给CFD模拟作为初场值，进而通过多尺度CFD进行动态演化。通过MTO中试反应器验证，结果表明，基于鼓泡床特点建立的CSTR(Continuous StirredTank Reactor)模型与CFD的耦合可以大大缩短从初始态到稳态的过渡时间。在此基础上，还讨论分析了反应器中催化剂浓度、速度、组分浓度的分布和考察了不同的反应动力学模型。　　论文第三章将该EMMS/matrix的二步法思路扩展应用于EMMS/bubbling曳力模型。使EMMS/bubbling曳力的非均匀因子扩展为局部空隙率和滑移速度的二元函数。进一步，通过曲面拟合的方法，实现与商业CFD软件的耦合。针对多个流化床的模拟结果表明:二步法EMMS/bubbling曳力能准确捕捉湍动床内的浓稀两相结构，而且相对原有曳力模型，其准确性更高，网格依赖性也更低。　　基于上述工作，论文第四章采用二步法EMMS/bubbling曳力模型以及CRE确定的初场分布，实现了DMTO工业反应器的快速模拟。结果显示，曳力模拟预测的流动参数（如压降、平均固相空隙率）与实验值或经验值吻合较好，说明该方法可用于粗网格模拟。另一方面，预测的乙烯和丙烯与实验值的偏差较大，这可能需对实验室装置上获得的反应动力学模型进一步改进，以体现反应器放大过程中带来的流动结构、催化剂停留时间分布等一系列因素的影响。　　论文最后对全文进行了总结，并对本文提出的模型应用前景以及MTO反应器模拟进行了展望。